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DE1668999B - Process for the catalytic disproportionation of acyclic olefins - Google Patents

Process for the catalytic disproportionation of acyclic olefins

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Publication number
DE1668999B
DE1668999B DE1668999B DE 1668999 B DE1668999 B DE 1668999B DE 1668999 B DE1668999 B DE 1668999B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum oxide
disproportionation
catalyst
olefins
rhenium heptoxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Brian Patrick; Williams Keith Vaughan; Sunbury-On-Thames Middlesex McGrath (Großbritannien). C07c 11-18
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP PLC
Original Assignee
BP PLC

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Description

der allgemeinen Formelthe general formula

;C = C< R(R1)C = C(R8)R3 ; C = C <R (R 1 ) C = C (R 8 ) R 3

rs C 20 rs C 20

, worin die Reste R bis R3 Wasserstoffatome oder, wherein the radicals R to R 3 are hydrogen atoms or

Alkyl- oder Arylreste bedeuten, im Gemisch mit leichtMean alkyl or aryl radicals in a mixture with slightly

oder sekundären Olefinen mit der Gruppierung polymerisierbaren tertiären Olefinen mit der Grup-Ar — CH = C c, worin Ar einen aromatischen pierung
Rest bedeutet, mit Katalysatoren umsetzt, wobei 25
das als Träger dienende Aluminiumoxyd oder der ^-J,
or secondary olefins with the grouping of polymerizable tertiary olefins with the group -Ar - CH = Cc, in which Ar is an aromatic pierung
Remainder means, reacts with catalysts, with 25
the aluminum oxide serving as a carrier or the ^ - J,

aus Rheniumheptoxyd auf Aluminiumoxyd be- "from rhenium heptoxide to aluminum oxide

stehende Katalysator durch Zusatz einer geringen C = Ccstanding catalyst by adding a small amount of C = Cc

Menge Alkali- oder Erdalkalimetallionen modi- rs CAmount of alkali or alkaline earth metal ions modi rs C

fiziert worden ist. 30has been fected. 30th

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, oder sekundären Olefinen mit der Gruppierung der 0,1 bis 40 Teile Rheniumheptoxyd pro lOOTeile Ar — CH = C c, worin Ar einen aromatischen Re?t Aluminiumoxyd enthält. bedeutet, mit Katalysatoren umsetzt, wobei das als2. The method according to claim 1, characterized in that a catalyst is used, or secondary olefins with the grouping 0.1 to 40 parts of rhenium heptoxide per 100 parts of Ar - CH = C c, where Ar is an aromatic red Contains aluminum oxide. means, reacts with catalysts, the as

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 35 Träger dienende Aluminiumoxyd oder der aus Rhegekennzeichnet, daß man einen Katalysator ver- niumheptoxyd auf Aluminiumoxyd bestehende Katawendet, der 0,02 bis 5 Gewichtsprozent Alkali- lysator durch Zusatz einer geringen Menge Alkalioder Erdalkalimetallionen enthält. oder Erdalkalimetallionen modifiziert worden ist.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that 35 aluminum oxide serving as a carrier or the one from Rhege characterized, that a catalyst of ammonium heptoxide on aluminum oxide is used, the 0.02 to 5 percent by weight alkali analyzer by adding a small amount of alkali or Contains alkaline earth metal ions. or alkaline earth metal ions has been modified.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch Im Handel erhältliches Aluminiumoxyd enthält gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch als 40 gewöhnlich Alkalimetallionen in einer geringen Menge, leicht polymerisierbares Olefin Isobuten enthält. z. B. etwa 0,03 Gewichtsprozent Natriumionen, die4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that it contains commercially available aluminum oxide characterized in that the starting mixture as 40 usually alkali metal ions in a small amount, easily polymerizable olefin contains isobutene. z. B. about 0.03 weight percent sodium ions, the

aus dem Herstellungsverfahren stammen. Der Erfindung liegt jedoch die Feststellung zugrunde, daß selek-originate from the manufacturing process. However, the invention is based on the finding that selectively

tive Katalysatoren erhalten werden können, wenn demtive catalysts can be obtained if the

45 Rheniunheptoxyd auf Aluminiumoxyd enthaltenden Katalysator oder dem als Träger dienenden Alu-Gegenstand des belgischen Patents 672 589 ist ein miniumoxyd vor der Kombination mit dem Rhenium-Verfahren zur Herstellung von Olefinen, das dadurch heptoxyd ein geringer Anteil an Alkali- oder Erdgekennzeichnet ist, daß man ein Ausgangsgemisch von alkalimetallionen über die Menge hinaus zugesetzt zwei ungleichen acyclischen Olefinen, die die Formeln 50 wird, die aus dem Herstellungsverfahren bereits vor-D/-D -w- _ /~yd Μ? j niD sn rvD id handen ist. Es vird angenommen, daß die Alkali-oder45 Rhenium heptoxide on aluminum oxide-containing catalyst or the aluminum object of Belgian patent 672 589 serving as a carrier is a miniumoxide before the combination with the rhenium process for the production of olefins, which is characterized by a low proportion of alkali or earth oxide heptoxide, that one a starting mixture of alkali metal ions over and above the amount added two dissimilar acyclic olefins that will give formulas 50, from the manufacturing process already before-D / -D -w- _ / ~ yd Μ? jn iD s n rvD id is available. It is believed that the alkali or

K(KJC - C(K2JK3 und K4(K5)C - C(K6)K7 Erdalkalimetallionen auf der Oberfläche des TrägersK (KJC - C (K 2 JK 3 and K 4 (K 5 ) C - C (K 6 ) K 7) alkaline earth metal ions on the surface of the support

haben, in denen die Substituenten R für Wasserstoff- abgeschieden werden.have, in which the substituents R for hydrogen are deposited.

atome oder Alkyl- oder Arylreste stehen, wobei jedoch Der Katalysator enthält zweckmäßig 0,1 bis 40, nicht mehr als zwei von den Gruppierungen R(R1)Cc, 55 vorzugsweise 1 bis 20 Teile Rheniumheptoxyd pro R3(R2)Cc, R4(R5)Cc oder R7(R6)Cc gleich sind, 100 Teile Aluminiumoxyd.atoms or alkyl or aryl radicals, but the catalyst advantageously contains 0.1 to 40, not more than two of the groups R (R 1 ) Cc, 55 preferably 1 to 20 parts of rhenium heptoxide per R 3 (R 2 ) Cc, R 4 (R 5 ) Cc or R 7 (R 6 ) Cc are the same, 100 parts of aluminum oxide.

in Gegenwart eines Olefin-Disproportionierungskata- Der optimale Gehalt an Metaüionen hängt von derin the presence of an olefin disproportionation catalyst. The optimal content of metal ions depends on the

lysators umsetzt. Wahl des Metallions ab. Katalysatoren, die eine zulysators. Choice of the metal ion. Catalysts that one too

Ein Disproportionierungskatalysator ist ein Kataly- ■ geringe Menge des Metallions enthalten, behalten sator, der ein Olefin in ein Gemisch von Olefinen, die 60 zum Teil ihre Polymerisationsaktivität, während Kahöhere und niedrigere C-Zahlen haben als das Aus- talysatoren, die eine zu große Metallionenmenge entgangsolefin, umzuwandeln vermag. Aus der britischen halten, eine geringere katalytische Wirkung auf die Patentschrift 1 054 864 sind Disproportionierungs- Coreaktion der Olefine haben,
katalysatoren zur Disproportionierung acyclischer Als Alkali- oder Erdalkalimetallionen werden Na-
A disproportionation catalyst is a catalyst that contains a small amount of the metal ion, retained sator, which converts an olefin into a mixture of olefins, some of which have their polymerization activity, while lower and higher carbon numbers than the catalysts, which are too large Metal ion amount escaped olefin capable of converting. From the British hold, a lesser catalytic effect on the patent specification 1,054,864 are disproportionation coreactions of olefins,
catalysts for the disproportionation of acyclic As alkali or alkaline earth metal ions Na-

Olefine bekannt, die aus Rheniumheptoxyd auf Alu- 65 trium-, Kalium- und Calciumionen bevorzugt. In miniumoxyd als Träger bestehen. diesen Fällen sollte der Katalysator 0,02 bis 5,0 Ge-Olefins known, which are preferred from rhenium heptoxide to aluminum, potassium and calcium ions. In consist of miniumoxide as a carrier. In these cases, the catalyst should be 0.02 to 5.0

Gewisse Olefine, z. B. Isobuten, polymerisieren be- wichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gewichtskanntlich sehr leicht. Aus diesem Grund ist es bisher prozent zugesetztes Metallion enthalten.Certain olefins, e.g. B. isobutene, polymerize weight percent, preferably 0.1 to 1.0 weight known very easy. For this reason, it has so far been included as a percentage of added metal ions.

Die Einarbeitung der Alkali- oder Erdalkalimetallionen in den Katalysatorträger für die Zwecke der Erfindung kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. durch Behandlung des Trägers mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalisalzes, wie Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat oder Natriumacetat, Abtrennen des festen Katalysators vom flüssigen Medium und anschließende Trocknung.The incorporation of the alkali or alkaline earth metal ions into the catalyst support for the purpose of Invention can be done in a known manner, e.g. B. by treating the carrier with an aqueous Separating a solution of an alkali salt such as sodium carbonate, sodium bicarbonate or sodium acetate the solid catalyst from the liquid medium and subsequent drying.

Die Katalysatoren können vor dem Einsatz für die Reaktion einer thermischen Aktivierung entweder in strömendem Inertgas, wie Stickstoff, Kohlendioxyd oder Helium, oder vorzugsweise in strömender Luft oder strömendem Sauerstoff mit anschließender Nachbehandlung in einem Inertgas unterworfen werden. Die Katalysatoren werden zweckmäßig 1 Minute bis 20 Stunden in Luft bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 9000C und dann unter ähnlichen Bedingungen mit eineir» Inertgas, wie Stickstoff, behandelt.Before being used for the reaction, the catalysts can be subjected to thermal activation either in flowing inert gas, such as nitrogen, carbon dioxide or helium, or preferably in flowing air or flowing oxygen with subsequent aftertreatment in an inert gas. The catalysts are advantageously from 1 minute to 20 hours treated in air at a temperature in the range from 300 to 900 0 C and under similar conditions with eineir "inert gas such as nitrogen.

Bevorzugt als leicht polymerisierbares Olefin wird Isobuten verwendet. Ein sehr gut geeignetes Einsatzmaterial für das Verfahren ist ein Gemisch, das im wesentlichen aus 3uten-2 und Isobuten besteht, da die Reaktionsprodukte, nämlich Propylen und 2-Methylbuten-2, sehr gefragte Olefine sind.Is preferred as an easily polymerizable olefin Isobutene used. A very suitable feedstock for the process is a mixture which is im consists essentially of 3uten-2 and isobutene, since the reaction products, namely propylene and 2-methylbutene-2, are very sought-after olefins.

Die Bedingungen, unter denen die Olefine reagieren, variieren mit der Zusammensetzung des Einsatzmaterials und der gewünschten Pr iukte. Die Reaktionstemperaturen können irr Bereich von —20 bis 500°C liegen. Bevorzugt werden T.mperaturen im Bereich von 20 bis 100° C.The conditions under which the olefins react will vary with the composition of the feed and the desired products. The reaction temperatures can be in the range from -20 to 500 ° C. T.mperatures im Range from 20 to 100 ° C.

Die Reaktionsdrücke können im Bereich von 0 bisThe reaction pressures can range from 0 to

14 atü liegen.14 atü lie.

Bei einem kontinuierlichen Verfahren können die Reaktionszeiten zwischen 0,01 Sekunde und 120 Minuten liegen. Vorzugsweise betragen sie 0,1 Sekunde bis 10 Minuten.In a continuous process, the reaction times can be between 0.01 seconds and 120 minutes lie. They are preferably 0.1 second to 10 minutes.

Bei einem chargenweisc durchgeführten Verfahren kommen Gewichtsverhältnisse von Olefin zu Katalysator im Bereich von 1000:1 bis 1:1 in Frage.In a batch process, there are weight ratios of olefin to catalyst in the range from 1000: 1 to 1: 1 in question.

Das Verfahren kann gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittels, z. B. eines paraffinischen oder cycloparaffinischen Kohlenwasserstoffs, durchgeführt werden.The process can optionally be carried out in the presence of an inert diluent, e.g. B. a paraffinic or cycloparaffinic hydrocarbon.

Das Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde nicht nach dem Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt und dient lediglich zum Vergleich.The procedure is illustrated by the following examples. The experiment described in Example 1 was not carried out according to the method according to the invention and is only used for comparison.

Beispiel 1example 1

In ein senkrechtes Siliciumdioxydrohr von 30 cm Länge und 12 mm Innendurchmesser wurden]von unten nach oben 1 cm Quarzwolle, 2,70 g Ammoniumperrhenat, 1 cm Quarzwolle, 5 cn.·. Siliciumdioxydspäne einer Teilchengröße von 0,5 bis 0,84 mm undInto a vertical silica tube 30 cm long and 12 mm inside diameter were] from below top 1 cm quartz wool, 2.70 g ammonium perrhenate, 1 cm quartz wool, 5 cn. ·. Silica shavings a particle size of 0.5 to 0.84 mm and

15 g Aluminiumoxyd, das vorher bei 6000C aktiviert worden war, gefüllt. Das Aluminiumoxyd war ein schlecht kristallines Aluminiumoxyd, das eine Oberfläche von 200 m2/g, ein Porenvolumen von 0,32ml/g und einen mittleren Porendurchmesser von 67 A hatte.15 g of aluminum oxide, which had previously been activated at 600 ° C., filled. The aluminum oxide was a poorly crystalline aluminum oxide, which had a surface area of 200 m 2 / g, a pore volume of 0.32 ml / g and an average pore diameter of 67 Å.

Die obere Zone aus Aluminiumoxyd v.arde in einem Strom trockener Luft, der genügte, das Bett in der Wirbelschicht zu halten, auf 5500C erhitzt. Ein Heizofen wurde dann nach unten geführt, um das Ammoniumperrhenat zu erhitzen, das zu Rheniumbeptoxyd zersetzt wurde, das sich dann verflüchtigteThe upper zone of alumina v.arde in a stream of dry air heated the enough to keep the bed in a fluidized bed at 550 0 C. A heating furnace was then brought downstairs to heat the ammonium perrhenate, which was decomposed to rhenium beptoxide which was then volatilized

ίο ui.d durch den Luftstrom in die Wirbelschicht aus Aluminiumoxyd bei 5500C getragen wurde. Das Erhitzen und Aufwirbeln wurden 4 Stunden durchgeführt, gerechnet von dem Zeitpunkt, zu dem der Ofen zur Zersetzung des Perrhenats nach unten geführt wurde.ίο ui.d was carried by the air stream into the fluidized bed of aluminum oxide at 550 0 C. The heating and vortexing were carried out for 4 hours from the time the oven was moved down to decompose the perrhenate.

Der so hergestellte Katalysator enthielt 14 Gewichtsprozent Rheniumheptoxyd und 0,03 Gewichtsprozent Natriumionen.The catalyst prepared in this way contained 14 percent by weight rhenium heptoxide and 0.03 percent by weight Sodium ions.

Ein Einsatzmaterial, das 6,4 Gewichtsprozent Buten-1, 42,4 Gewichtsprozent Isobuten und 51,2% Buten-2 enthielt, wurde dann bei 20°C, 10,5 atü und einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 10 V/V/ Stunde (bezogen auf Flüssigkeitszustand) über den Katalysator geleitet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt.A feed containing 6.4 weight percent butene-1, 42.4 percent by weight isobutene and 51.2% butene-2 contained, was then at 20 ° C, 10.5 atmospheres and a space flow rate of 10 V / V / hour (based on the liquid state) over the Catalyst passed. The results are given in the table below.

a5 Beispiel 2 a5 example 2

Eine wäßrige Lösung von O^Sn-Natriuirbicarbonat wurde kontinuierlich 25 Stunden bei Umgebungstemperatur über eine weitere Probe des in Beispiel 1 beschriebenen Aluminiumoxyds geleitet. Der Feststoff wurde dann abfiltriert und bei HO0C getrocknet.An aqueous solution of O ^ Sn sodium bicarbonate was passed continuously over a further sample of the alumina described in Example 1 for 25 hours at ambient temperature. The solid was then filtered and dried at HO 0 C dried.

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde dann unter Verwendung des mit Natriuf. behandelten Aluminiumoxyds an Stelle des vorher verwendeten, unbehandelten Aluminiumoxyds wiederholt. Der Katalysator enthielt 0,25 Gewichtsprozent Natriumionen. Die Eigebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt.The experiment described in Example 1 was then carried out using the with Natriuf. treated alumina repeated in place of the previously used, untreated aluminum oxide. The catalyst contained 0.25 weight percent sodium ions. The results are given in the following table.

Produkte
40
Products
40
Beispiel 1
g/100 g Einsatz
example 1
g / 100 g insert
Beispiel 2
g/100 g Einsatz
Example 2
g / 100 g insert
Äthylen
Propylen
Biiten-1
45 Isobuten
Buten-2
n-Pentene
Isopentene
Polymerisat*
50 Insgesamt
Ethylene
Propylene
Biiten-1
45 isobutene
Butene-2
n-pentenes
Isopentenes
Polymer *
50 total
0,3
15,5
1,3
22,6
32,2
4,6
16,6
6,8
99,9
0.3
15.5
1.3
22.6
32.2
4.6
16.6
6.8
99.9
0,4
16,7
1,3
25,7
32,9
4,2
18,3
0,4
99,9
0.4
16.7
1.3
25.7
32.9
4.2
18.3
0.4
99.9

* Hauptsächlich Butenoligomere.* Mainly butene oligomers.

Ein Vergleich der Beispiele zeigt, daß der mit Natrium behandelte Katalysator die Polymerbildung verringerte und die Coreaktion der eingesetzten Olefine steigerte, wie der erhöhte Anteil an Propylen und Isopentenen in dem gemäß Beispiel 2 erhaltenen Produkt zeigt.A comparison of the examples shows that the sodium treated catalyst promotes polymer formation and the co-reaction of the olefins used increased, as did the increased proportion of propylene and isopentenes in the product obtained according to Example 2 shows.

Claims (1)

nicht möglich gewesen, Gemische von Olefinen, die Patentansprüche: ein leicht polymerisierbares Olefin enthalten, über einem Disproportionierungskatalysator umzusetzen,it has not been possible to convert mixtures of olefins that contain an easily polymerizable olefin over a disproportionation catalyst, 1. Verfahren zur katalytischen Disproportionie- ohne daß eine wesentliche Polymerisation des Einsatzrung von acyclischen olefinischen Kohlenwasser- 5 materials stattfindet.1. Process for catalytic disproportionation without substantial polymerization of the use of acyclic olefinic hydrocarbon 5 material takes place. stoffen in Gegenwart eines Rheniumheptoxyd- auf Es wurde nun gefunden, daß durch Zusatz von ge-substances in the presence of a rhenium heptoxide. It has now been found that the addition of Aluminiumoxyd-Katalysators, dadurch ge- ringen Mengen Alkali- oder Erdalkalimetallionen dieAluminum oxide catalyst, thereby reducing the amount of alkali or alkaline earth metal ions kennzeichnet, daß man Monoolefine der bekannten Rheniumheptoxyd-Aluminiumoxyd-Kata-indicates that monoolefins of the known rhenium heptoxide-aluminum oxide cata- allgemeinen Formel lysatoren so modifiziert werden können, daß die PoIy-general formula lysers can be modified so that the poly Rn? \c — cm IR 10 merisationsaktivität erheblich zugunsten einer höherenRn? \ c - cm IR 10 merization activity considerably in favor of a higher one K(K1)C-U(Ks1)K3 Disproportionierung reduziert werden kann.K (K 1 ) CU (Ks 1 ) K 3 disproportionation can be reduced. worin die Reste R bis R3 Wasserstoffatome oder * Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Alkyl- oder Arylreste bedeuten, im Gemisch mit katalytischsn Disproportionierung von acyclischen leicht polymerisierbaren tertiären Olefinen mit der olefinischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart eines Gruppierung 15 Rheniumheptoxyd- auf Aluminiumoxyd-Katalysatorswherein the radicals R to R 3 hydrogen atoms or * The invention is a process for alkyl or aryl radicals, in a mixture with catalytic disproportionation of acyclic easily polymerizable tertiary olefins with the olefinic hydrocarbons in the presence of a grouping 15 rhenium heptoxide on aluminum oxide catalyst das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Monoolefinewhich is characterized in that one monoolefins

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